(57)【要約】【課題】容易に製造することができる、高性能でコンパクトな光学的検出装置を提供すること。【解決手段】本発明では、複数のウエルが形成された第１の基板と、前記ウエルに接するように加熱手段が設けられた第２の基板と、前記各ウエルの位置に対応して位置決めされた複数の光照射手段が設けられた第３の基板と、前記各ウエルの位置に対応して位置決めされた複数の光検出手段が設けられた第４の基板と、が少なくとも備えられた光学的検出装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウエルが形成された第１の基板と、
前記ウエルを加熱するための加熱手段が設けられた第２の基板と、
前記各ウエルの位置に対応して位置決めされた複数の光照射手段が設けられた第３の基板と、
前記各ウエルの位置に対応して位置決めされた複数の光検出手段が設けられた第４の基板と、
が少なくとも備えられた光学的検出装置。
【請求項２】
前記第２の基板には、各ウエルの位置に対応して位置決めされた複数の前記加熱手段が設けられた請求項１記載の光学的検出装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記第２の基板に透明電極をパターニングすることにより構成された請求項１または２に記載の光学的検出装置。
【請求項４】
前記透明電極は、ＩＴＯ電極またはＺｎＯ電極である請求項３記載の光学的検出装置。
【請求項５】
前記第２の基板は、前記第１の基板の前記第３の基板側に積層された請求項１から４のいずれか一項に記載の光学的検出装置。
【請求項６】
前記第２の基板は、前記第１の基板を挟持するように前記第１の基板の両側に積層された請求項１から５のいずれか一項に記載の光学的検出装置。
【請求項７】
前記各光照射手段と前記各ウエルとの間に、複数の集光レンズが配置された請求項１から６のいずれか一項に記載の光学的検出装置。
【請求項８】
前記各ウエルと前記各光検出手段との間に、複数の集光レンズが配置された請求項１から７のいずれか一項に記載の光学的検出装置。
【請求項９】
前記ウエル中における核酸増幅が検出可能な核酸増幅検出装置として機能する請求項１から８のいずれか一項に記載の光学的検出装置。
【請求項１０】
前記核酸増幅は、等温増幅法が用いられる請求項９記載の光学的検出装置。
【請求項１１】
前記等温増幅は、ＳＭＡＰ（SMart Amplification Process）法、ＬＡＭＰ（Loop-Mediated Isothermal Amplification）法、ＩＣＡＮ（Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids）法、ＮＡＳＢＡ（nucleic acid sequence-based amplification）法から選ばれる一の方法が用いられる請求項１０記載の光学的検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的検出装置に関する。より詳細には、遺伝子発現解析、感染症検査、またＳＮＰ解析等の遺伝子解析、タンパク質解析、細胞解析などに供せられる光学的検出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＮＡチップ若しくはＤＮＡマイクロアレイをはじめとするハイブリダイゼーション検出技術の実用化が進んでいる。ＤＮＡチップは、多種・多数のＤＮＡプローブを基板表面に集積して固定したものである。このＤＮＡチップを用いて、ＤＮＡチップ基板表面のハイブリダイゼーションを検出することにより、細胞・組織等における遺伝子発現等を網羅的に解析することができる。
【０００３】
そして、このマイクロアレイにより得られたデータを、リアルタイムＰＣＲ法（polymerase chain reaction；ポリメラーゼ連鎖反応）を用いて検証することが微量核酸の定量分析の標準的手法となっている。リアルタイムＰＣＲ法は、「熱変性→プライマーとのアニーリング→ポリメラーゼ伸長反応」という増幅サイクルを連続的に行なうことで、ＤＮＡ等を数十万倍にも増幅させることができる。このようにして得られるＰＣＲ増幅産物を、リアルタイムでモニタリングして前記微量核酸の定量分析を行なう方法である。このリアルタイムＰＣＲ法では、サーマルサイクラーと分光蛍光光度計を一体化した専用の装置等を用いて、前記ＰＣＲ増幅産物をリアルタイムでモニタリングする方法が用いられている。
【０００４】
核酸の増幅手法としては、前記ＰＣＲ法以外に、等温でＤＮＡを増幅するＳＭＡＰ法、ＬＡＭＰ法、ＮＡＳＢＡ法、ＩＣＡＮ法などもあるが、以下、代表的な増幅方法であるリアルタイムＰＣＲの検出方法について説明する。
【０００５】
まず、特異性の高いプライマーにより目標とする遺伝子ターゲットのみを増幅可能な場合等には、ＳＹＢＲ（登録商標）ＧｒｅｅｎＩを用いるインターカレーター法などが用いられる。
【０００６】
インターカレーター法では、二本鎖ＤＮＡに結合することで蛍光を発する性質を有するインターカレーターを用いる。このインターカレーターをＰＣＲ反応の過程で生成する二本鎖ＤＮＡに結合させ、これに対して励起光を照射することで蛍光が発せられる。この蛍光強度を検出することで、ＰＣＲ増幅産物の生成量をモニターする。このインターカレーター法では、ターゲットに特異的な蛍光標識プローブを設計・合成する必要がなく、種々のターゲットの測定に簡便に利用できる。
【０００７】
また、構造が類似する配列を区別して検出したい場合や、ＳＮＰｓのタイピングのようにマルチプレックス検出が必要な場合等には、プローブ法が用いられる。プローブ法としては、例えば、その５´末端をクエンチャー物質で、３´末端を蛍光物質で修飾したオリゴヌクレオチドをプローブとして用いるＴａｑＭａｎ（登録商標）プローブ法が挙げられる。
【０００８】
ＴａｑＭａｎプローブは、アニーリングステップでは鋳型ＤＮＡに特異的にハイブリダイズするが、プローブ上に前記クエンチャー物質が存在するため、励起光を照射しても消光されるため蛍光を発しない。しかし、伸長反応ステップでは、ＴａｑＤＮＡポリメラーゼの持つ５´→３´エキソヌクレアーゼ活性によって鋳型ＤＮＡにハイブリダイズしたＴａｑＭａｎプローブが分解される。これによって、前記蛍光物質がプローブから遊離し、クエンチャーによる抑制が解除されて蛍光が発せられる。この蛍光強度を検出することで、ＰＣＲ増幅産物の生産量をモニターできる。
【０００９】
前記各方法によって遺伝子発現量をリアルタイムＰＣＲで定量する手順をより詳細に説明する。まず、段階希釈した濃度既知の標準サンプルを鋳型としてＰＣＲを行い、一定の増幅産物量に達するサイクル数（threshold cycle；Ｃｔ値）を求める。このＣｔ値を横軸として、初発のＤＮＡ量を縦軸にプロットし、検量線を作成する。これを踏まえて、未知濃度のサンプルについて同様の条件でＰＣＲ反応を行ってＣｔ値を求める。このＣｔ値と前記検量線とからサンプル中の目的のＤＮＡ量を測定する。
【００１０】
これらに関する技術として、特許文献１や特許文献２では増幅反応時の温度制御等に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００３−５２５６１７号公報
【特許文献２】特開２００１−１３６９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
光学的検出装置では、ウエル中で進行する各種反応をリアルタイムに測定する必要がある。たとえば、核酸増幅検出に用いる光学的検出装置では、核酸増幅過程をリアルタイムに測定する必要がある。そのため、各種反応が行われるウエル、各種反応を促進させるための加熱手段、励起光を照射するための光照射手段、各ウエルからの蛍光等の光を検出する光検出手段、など様々な手段を備える必要がある。
【００１３】
一方、近年のバイオ技術開発の著しい発展に伴い、精度が高く、よりコンパクトな光学的検出装置の開発が期待されている。
【００１４】
そこで、本発明では、容易に製造することが可能な、高性能でコンパクトな光学的検出装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明では、まず、複数のウエルが形成された第１の基板と、
前記ウエルを加熱するための加熱手段が設けられた第２の基板と、
前記各ウエルの位置に対応して位置決めされた複数の光照射手段が設けられた第３の基板と、
前記各ウエルの位置に対応して位置決めされた複数の光検出手段が設けられた第４の基板と、
が少なくとも備えられた光学的検出装置を提供する。
本発明に係る光学的検出装置は、必要な各手段をそれぞれ個別の基板に設けているため、それぞれの基板を積層させるだけで、光学的検出装置を製造することが可能である。
前記加熱手段は、前記第２の基板の全面に設けてもよいが、各ウエルの位置に対応して前記第２の基板上に、複数、位置決めすることも可能である。
本発明に係る光学的検出装置に用いることができる前記加熱手段は、前記各ウエルを加熱することができるものであれば、その構成は特に限定されないが、一例としては、前記第２の基板に透明電極をパターニングすることにより構成することが可能である。
この場合、透明電極としては、例えば、ＩＴＯ電極やＺｎＯ電極などを挙げることができる。
また、前記加熱手段によるウエルの加熱は、ウエルのどちら側から行うことも可能である。例えば、前記第２の基板を、前記第１の基板の前記第３の基板側若しくは前記第４の基板側のいずれに積層してもよい。更に、前記第２の基板を、前記第１の基板を挟持するように前記第１の基板の両側に積層して、ウエルの両側から加熱を行うことも自由である。
本発明に係る光学的検出装置は、前記第１の基板から前記第４の基板を少なくとも備えていればよいが、前記各光照射手段と前記各ウエルとの間や、前記各ウエルと前記各光検出手段との間に、複数の集光レンズを配置することも可能である。
本発明に係る光学的検出装置は、前記ウエル中における核酸増幅を検出可能な核酸増幅検出装置として機能させることも可能である。
この場合、本発明に係る光学的検出装置で行うことが可能な核酸増幅は、遺伝子増幅法として幅広く利用されているＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法のみならず、ＳＭＡＰ（SMart Amplification Process）法、ＬＡＭＰ（Loop-Mediated Isothermal Amplification）法、ＩＣＡＮ（Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids）法、ＮＡＳＢＡ（nucleic acid sequence-based amplification）法などの等温増幅法を用いた核酸増幅も可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光学的検出装置に必要な各手段を、複数の基板のそれぞれが対応する位置に設けているため、それぞれの基板を積層させるだけで、高性能でコンパクトな光学的検出装置を容易に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る光学的検出装置１の第１実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る光学的検出装置１の第１基板１１の一例を模式的に示す平面模式図である。
【図３】図２に示す第１基板１１の一例を、矢印Ａ−Ａから視たＡ−Ａ矢視断面模式図である。
【図４】本発明に係る光学的検出装置１の第２実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図５】本発明に係る光学的検出装置１の第３実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図６】本発明に係る光学的検出装置１の第４実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図７】本発明に係る光学的検出装置１の第５実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図８】本発明に係る光学的検出装置１の第６実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図９】本発明に係る光学的検出装置１の第７実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【図１０】本発明に係る光学的検出装置１の第８実施形態を模式的に示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
（１）ウエル１１１（第１の基板１１）
（２）加熱手段１２１（第２の基板１２）
（３）光照射手段１３１（第３の基板１３）
（４）光検出手段１４１（第４の基板１４）
（５）集光レンズ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ
（６）光学フィルター１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ
（７）アパーチャー１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、１７１ｄ、１７１ｅ、隔壁
（８）装置の具体例
【００１９】
図１は、本発明に係る光学的検出装置１の第１実施形態を模式的に示す断面模式図である。本発明に係る光学的検出装置１は、（１）第１の基板１１と、（２）第２の基板１２と、（３）第３の基板１３と、（４）第４の基板１４と、を少なくとも備える光学的検出装置である。また、必要に応じて、（５）集光レンズ１５１ａ、１５１ｂや（６）光学フィルター１６１ａ、１６１ｂを備えることも可能である。
【００２０】
各基板を形成する素材は特に限定されず、通常、核酸増幅検出装置などの光学的検出装置に用いることが可能な素材を自由に選択して用いることができる。本発明では特に、各基板中を、光を通過させるため、光透過性を有するポリカーボネート、ポリオレフィン系、アクリル系などのプラスチック樹脂、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）などのシリコン系樹脂、ガラス等の基板を用いることが好ましい。
【００２１】
以下、本発明に係る光学的検出装置１の各基板および該各基板に設けられた各手段などについて、それぞれ詳細に説明する。
【００２２】
（１）ウエル１１１（第１の基板１１）
第１の基板１１には、複数のウエル１１１を形成する。ウエル１１１は、核酸増幅、ハイブリダイゼーション、核酸、タンパク質、細胞などの物質間相互作用などが進行する反応場である。
【００２３】
本発明に係る光学的検出装置１を核酸増幅検出装置として用いる場合、行うことが可能な核酸増幅は、遺伝子増幅法として用いられているあらゆる方法を自由に選択して用いることができる。例えば、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法、ＳＭＡＰ（SMart Amplification Process）法、ＬＡＭＰ（Loop-Mediated Isothermal Amplification）法、ＩＣＡＮ（Isothermal and Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids）法、ＮＡＳＢＡ（nucleic acid sequence-based amplification）法、ＳＤＡ（strand displacement amplification）法、ＴＭＡ（transcription-mediated amplification）法、ＴＲＣ（transcription-reverse transcription concerted）法、などを挙げることができる。この中でも特に、本発明では、ＳＭＡＰ法、ＬＡＭＰ法、ＩＣＡＮ法、ＮＡＳＢＡ法などの等温増幅法を用いることが好ましい。等温増幅法では、ＰＣＲ法のように温度を変化させる必要がないため、放熱機構なども必要なく、装置全体をコンパクト化することができるからである。
【００２４】
本発明に係る光学的検出装置１では、ウエル１１１を形成する第１の基板１１の一方の面から励起光を照射し、ウエル１１１内の各種物質から発せられる蛍光等の光を、第１の基板１１の他方の面から検出する。そのため、ウエル１１１は、光透過性を有するポリカーボネート、ポリオレフィン系、アクリル系などのプラスチック樹脂、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane）などのシリコン系樹脂、ガラス等を用いて形成することが好ましい。
【００２５】
なお、各ウエル１１１への核酸などの各種物質の導入は、特に限定されず公知の方法を自由に用いることが可能である。例えば、図２および図３に示すように、基板上に各ウエル１１１へ通じる流路Ｆを形成し、流路Ｆを通じて各ウエル１１１へ各種物質を導入することができる。
【００２６】
（２）加熱手段１２１（第２の基板１２）
第２の基板１２には、前記ウエル１１１を加熱するための加熱手段１２１を設ける。加熱手段１２１に用いる加熱方法は特に限定されず、公知のあらゆる方法を自由に選択して用いることができる。例えば、基板に電極をパターニングする方法などを挙げることができる。
【００２７】
加熱手段１２１は、前記ウエル１１１を加熱できるように設けられていれば、その形態は特に限定されない。図１に示すように、各ウエル全てを一括で加熱できるように、第２の基板１２の全面に加熱手段１２１を設けても良いが、図４の第２実施形態に示すように、各ウエル１１１の位置に対応するように、個々の加熱手段１２１を位置決めして設けることも可能である。個々に加熱手段１２１を設ければ、各ウエル毎に加熱温度や加熱時間の精密な制御を行うことが可能である。
【００２８】
個々に加熱手段１２１を設ける場合、各加熱手段１２１は、各ウエル１１１の面積より大きく設計することが好ましい。加熱手段１２１のエッジの部分は、加熱効率が低下する場合があるが、各加熱手段１２１を各ウエル１１１の面積より大きくすることで、エッジ部分の加熱効率の低下を抑制することが可能である。
【００２９】
制御方法としては、例えば、加熱手段１２１に図示しないが温度センサーを設置し、測定した温度をフィードバックすることにより、精密な制御が可能である。
【００３０】
また、個々に加熱手段１２１を設ければ、局所的に各ウエル１１１を加熱することができるため、消費電力の低減にも貢献する。例えば、ＳＭＡＰ法を採用し、１００ｎＬ程度のウエル９個を６０℃で３０分加熱する場合、ＩＴＯ電極を９個用いた場合には平均０．６W程度の消費電力であるが、ペルチェ素子を用いると平均約１０Wと一桁大きい電力が必要である。
【００３１】
更に、個々に加熱手段１２１を設ければ、個別にウエル１１１の温度を制御できるため、ウエル１１１間の温度のばらつきを防止することもできる。
【００３２】
加えて、加熱手段１２１として電極を用いる場合には、装置の小型化を実現させることが可能である。例えば、ペルチェ素子を用いる場合、均一な温度分布を得るために、ペルチェ素子の上に熱拡散用のセラミック板を設置する必要がある。さらに、ペルチェは放熱および吸熱のためのヒートシンクとファンを必要とするため厚みで約３０ｍｍが必要となる。一方、例えばＩＴＯ電極やＺｎＯ電極などの透明電極を用いる場合には、該電極をパターニングする第２の基板の厚さ（例えば、０．７ｍｍ）のみでよく、装置全体の小型化が可能である。
【００３３】
なお、例えば、図５の第３実施形態のように、電極を用いた加熱手段１２１と、ペルチェ素子を組み合わせることも可能である。例えば、２０〜４０℃の定温ペルチェ１７１を組み合わせると、電極を用いた加熱手段１２１の温度制御時のハンチングを抑制し、安定した温度調節が可能となる。
【００３４】
加熱手段１２１を設けた第２の基板１２は、各ウエル１１１が形成された第１の基板１１に積層されるため、加熱手段１２１も、光照射手段１３１から照射された励起光、若しくは各種物質から発せられる蛍光等の光を透過させる必要がある。そのため、加熱手段１２１として電極を用いる場合、透明電極を用いることが必要である。この場合、透明電極としては、例えば、ＩＴＯ電極またはＺｎＯ電極を挙げることができる。
【００３５】
加熱手段１２１によるウエル１１１の加熱は、ウエル１１１のどちら側から行うことも可能である。図１の第１実施形態、図４の第２実施形態、および図５の第３の実施形態のように、ウエル１１１の図面向かって下側から加熱することに限定されず、例えば、図６の第４実施形態のように、ウエル１１１の図面向かって上側から加熱することも可能である。
【００３６】
例えば、加熱手段１２１として、ＩＴＯ電極またはＺｎＯ電極などの透明電極を用いた場合、加熱により透過率が低下する場合がある。しかし、ウエル１１１の図面向かって上側（後述する第３の基板１３側）に加熱手段１２１を配置することにより、ウエル１１１から発せられた光を、後述する光検出手段１４１が十分に検出することが可能となり、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００３７】
また、例えば、図７の第５実施形態のように、ウエル１１１を両側から加熱することも可能である。ウエル１１１を両側から加熱する場合、ウエル内の温度を均一に保つことが容易となる利点が生じる。
【００３８】
本発明に係る光学的検出装置１の加熱手段１２１は、第２の基板１２に設けられているため、ウエル１１１が形成された第１の基板１１に対する第２の基板１２の積層位置を変更するだけで、簡単に加熱方向を設定することができる。例えば、第２の基板１２を、第１の基板１１の図面向かって上側（後述する第３の基板１３側）に積層すれば、ウエル１１１を上側から加熱することができる。また、例えば、第２の基板１２を２枚用意し、第１の基板１１を挟持するように第１の基板の両側に積層すれば、ウエル１１１を両側から加熱することができる。
【００３９】
更に、第２の基板１２を、第１の基板１１の図面向かって下側（後述する第４の基板１４側）に積層する場合、第２の基板１２の図面向かって下側（後述する第４の基板１４側）に、図示しないが、反射防止コーティングをすることが好ましい。反射防止コーティングを行うと、可視光域で３〜５％の透過率の向上が見込めるからである。
【００４０】
（３）光照射手段１３１（第３の基板１３）
第３の基板１３には、ウエル１１１の位置に対応するように、複数の光照射手段１３１を位置決めして設ける。この光照射手段１３１は、ウエル１１１中の蛍光物質やインターカレーターなどに励起光を照射するための手段である。
【００４１】
本発明に係る光学的検出装置１の光照射手段１３１は、第３の基板１３に、ウエル１１１の位置に対応するように複数、設けられているため、第３の基板と、第１の基板１１を積層させるだけで、各ウエル１１１に正確に光照射を行うことが可能である。そのため、ウエル１１１に合わせて、光照射手段を走査させる必要がなく、光照射手段を移動させるための駆動機構が必要ないため、装置の小型化が実現できる。
【００４２】
また、１つの光照射手段から複数のウエルに、一括で励起光を照射する場合、色収差を無くすための長い光路が必要となり、従来の装置では、大型化が避けては通れなかった。しかし、本発明に係る光学的検出装置１では、光照射手段１３１を設けた第３の基板と、ウエル１１１を形成した第１の基板１１を積層させるだけで、各ウエル１１１に一括して光照射を行うことが可能であるため、これもまた、装置の小型化につながる。
【００４３】
本発明に係る光学的検出装置１の光照射手段１３１に用いることができる光照射方法は、特に限定されず、公知の光照射方法を自由に選択して用いることができる。例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、半導体レーザー、ＥＬ照明などを用いた光照射方法を１種または２種以上自由に選択して用いることが可能である。
【００４４】
光照射手段１３１での光照射は、一括で点灯させ、後述する光検出手段１４１を用いて一括で検出することにより、シグナル取得時間を短縮することができる。あるいは、各光照射手段１３１を、高速で順次点灯させることで、隣接する光照射手段１３１からのノイズを抑制することも可能である。
【００４５】
（４）光検出手段１４１（第４の基板１４）
第４の基板１４には、ウエル１１１の位置に対応するように、複数の光検出手段１４１を位置決めして設ける。この光検出手段１４１は、ウエル１１１中の蛍光物質やインターカレーターから発せられる蛍光等の光を検出し、ウエル１１１中の増幅産物の生産量をモニターするための手段である。
【００４６】
本発明に係る光学的検出装置１の光検出手段１４１は、第４の基板１４に、ウエル１１１に対応するように複数、設けられているため、第４の基板と第１の基板１１を積層させるだけで、各ウエル１１１から発せられた蛍光などの光を正確に検出することが可能である。そのため、ウエル１１１に合わせて、光検出手段を走査させる必要がなく、光検出手段を移動させるための駆動機構が必要ないため、装置の小型化が実現できる。
【００４７】
本発明に係る光学的検出装置１の光検出手段１４１に用いることができる検出方法は、特に限定されず、公知の光検出方法を自由に選択して用いることができる。例えば、ＰＤ（photo Diode）、電荷結合素子（ＣＣＤ）、Complementary Metal Oxide Semiconductor（ＣＭＯＳ）、などのエリア撮像素子を用いた方法を採用することができる。
【００４８】
（５）集光レンズ１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ
図８は、本発明に係る光学的検出装置１の第６実施形態を模式的に示す断面模式図である。本実施形態では、光照射手段１３１からの光の集光のために、各光照射手段１３１と各ウエル１１１との間に、複数の励起用集光レンズ１５１ａを配置している。本発明に係る光学的検出装置１は、第３の基板と、第１の基板１１を積層させるだけで、各ウエル１１１に正確に光照射を行うことができるが、本実施形態のように励起用集光レンズ１５１ａを設ければ、より正確な光照射を行うことが可能である。
【００４９】
また、本実施形態では、各ウエル１１１からの蛍光等の光を光検出手段１４１に集光するために、各ウエル１１１と各光検出手段１４１との間に、複数の受光用集光レンズ１５１ｂを配置している。本発明に係る光学的検出装置１は、第４の基板と第１の基板１１を積層させるだけで、各ウエル１１１中の蛍光物質やインターカレーターなどから発せられた蛍光などの光を正確に検出することができる。しかし、本実施形態のように受光用集光レンズ１５１ｂを設ければ、蛍光等のシグナルをより高めることができる。その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００５０】
更に、本発明に係る光学的検出装置１では、図９に示す第７実施形態のように、受光用集光レンズ１５１ｂに加えて、複数の第２の受光用集光レンズ１５１ｃを配置することもできる。このように、一つのウエルに対する受光用集光レンズとして、焦点距離が短く、開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）の高い２つの集光レンズ１５１ｂ、１５１ｃを配置することで、蛍光の集光効率が更に向上し、ＳＮ比も更に向上させることが可能である。また、近接で撮影することができるため、光学系を短くすることができ、装置の小型化を実現することも可能である。更に、顕微鏡のような高価な組レンズを使用しなくても、基板の端における歪みを軽減することができ、基板中央部と同等の明るさで光検出を行うことが可能である。加えて、第２の受光用集光レンズ１５１ｃの焦点距離を、第１の受光用集光レンズ１５１ｂの焦点距離と同等または短くすることで、隣のウエルからのクロストークを低減することが可能である。
【００５１】
（６）光学フィルター１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ
本発明に係る光学的検出装置１には、各光照射手段１３１と各ウエル１１１との間に、励起用光学フィルター１６１ａを設けてもよい（図１、図４〜１０参照）。励起用光学フィルター１６１ａを設ければ、各ウエル１１１に、所望の波長の励起光を選択的に照射することができる。本発明に係る光学的検出装置１は、第３の基板と、第１の基板１１を積層させるだけで、各ウエル１１１に正確に光照射を行うことができる。しかし、励起用光学フィルター１６１ａを設ければ、ウエル１１１中の蛍光物質やインターカレーターなどの性質に対応して、より正確に選択的な励起光照射が可能となる。
【００５２】
本発明に係る光学的検出装置１には、各ウエル１１１と各光検出手段１４１との間に、受光用光学フィルター１６１ｂを設けてもよい（図１、図４〜１０参照）。受光用光学フィルター１６１ｂを設ければ、各ウエル１１１中の蛍光物質やインターカレーターなどから発せられる蛍光等の光から、所望の波長の光を選択的に受光することができる。本発明に係る光学的検出装置１は、第４の基板と第１の基板１１を積層させるだけで、各ウエル１１１から発せられた蛍光などの光を正確に検出することができる。しかし、受光用光学フィルター１６１ｂを設ければ、より正確に選択的な光の取得が可能となり、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００５３】
更に、本発明に係る光学的検出装置１では、図９に示す第７実施形態のように、受光用光学フィルター１６１ｂに加えて、第１の基板１１と第１の受光用集光レンズ１５１ｂとの間に、第２の受光用光学フィルター１６１ｃを配置することもできる。このように、受光用光学フィルターを１枚多く挿入することで、光照射手段１３１から照射された励起光の除去を強化することができるため、その結果、ＳＮ比の更なる向上を図ることが可能である。
【００５４】
（７）アパーチャー１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃ、１８１ｄ、１８１ｅ、隔壁
図１０は、本発明に係る光学的検出装置１の第８実施形態を模式的に示す断面模式図である。本実施形態では、励起用光学フィルター１６１ａと第２の基板１２との間、受光用集光レンズ１５１ｂ、１５１ｃの両側に、アパーチャー１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃ、１８１ｄ、１８１ｅを配置している。なお、本発明に係る光学的検出装置１では、アパーチャー１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃ、１８１ｄ、１８１ｅ以外に、図示しないが、レンズ間に隔壁を設けることでも、同様の効果を発揮することができる。
【００５５】
このように、光照射側にアパーチャー１８１ａや隔壁を配置することで、各光照射手段１３１から、対応するウエル１１１以外のウエル１１１（隣のウエルなど）への光照射を防止することができ、その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００５６】
また、光検出側にアパーチャー１８１ｂ、１８１ｃ、１８１ｄ、１８１ｅや隔壁を配置することで、対応するウエル１１１以外のウエル１１１（隣のウエルなど）からのクロストークを低減することができ、その結果、ＳＮ比の向上を図ることが可能である。
【００５７】
以上説明した本発明に係る光学的検出装置１は、医療現場のみならず、例えば、発展途上国、被災地などにおける現地診断、食品加工現場、食品貯蔵庫、食品販売店、飲食店における病原性細菌などの検出、食品産地などの検査、海、湖、川などにおける環境検査、公共施設におけるノロウイルスなどの環境検査など、様々な分野において各種検出おとび解析を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  光学的検出装置
１１  第１の基板
１２  第２の基板
１３  第３の基板
１４  第４の基板
１１１  ウエル
１２１  加熱手段
１３１  光照射手段
１４１  光検出手段
１５１ａ  励起用集光レンズ
１５１ｂ  受光用集光レンズ
１６１ａ  励起用光学フィルター
１６１ｂ、１６１ｃ  受光用光学フィルター
１７１  定温ペルチェ
１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃ、１８１ｄ、１８１ｅ  アパーチャー
Ｆ  流路
Ｂ  装置本体
Ｓ  検査棒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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